中國早期石窟壁畫礦物顏料的研制及使用技術(shù)研究

李海磊

(四川美術(shù)學(xué)院公共藝術(shù)學(xué)院,重慶 400053)

中國古代壁畫制作過程中含有大量的技術(shù)因素,從壁畫支撐體到地仗制作,從有色礦石到礦物顏料使用,從材料制作到壁畫繪制,每一個(gè)步驟都是藝術(shù)與技術(shù)的結(jié)合。“壁畫既是一件藝術(shù)品,也可看作是一件技術(shù)應(yīng)用的作品?！盵1](P137)材料和技術(shù)是研究古代壁畫制作的核心,而顏料則是壁畫材料中最為重要、最為關(guān)鍵且能直接影響壁畫色彩效果的因素。

目前,考古與文物保護(hù)學(xué)者借助現(xiàn)代科技儀器對(duì)中國早期石窟壁畫的顏料進(jìn)行了檢測(cè)分析,這對(duì)壁畫顏料的屬性、成分、色澤、膠結(jié)劑等研究提供了重要參考和科學(xué)依據(jù)。通過分析可知,現(xiàn)存克孜爾石窟和敦煌石窟壁畫顏色大部分為礦物顏料,有少部分植物顏料和人工顏料。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合文獻(xiàn)對(duì)古代壁畫礦物顏料研磨與制作、膠結(jié)劑調(diào)和、色彩調(diào)配方法等問題展開進(jìn)一步探討,希望為古代石窟壁畫保護(hù)和修復(fù)、臨摹和復(fù)原,及當(dāng)下壁畫創(chuàng)作提供參考和借鑒。

一、礦物顏料的特性及發(fā)色原理

礦物顏料的原材料是天然晶體礦石,由它研磨成的礦物色,色相明快、光澤鮮艷、覆蓋力強(qiáng)、不易變色,性能比較穩(wěn)定。“作畫所用之色,皆取經(jīng)久不退者。而不退之色,惟金石為尤。”[2](P110)礦物顏料色澤千年不變,得益于其自身良好的材料性能。

天然礦石經(jīng)粉碎、研磨后,仍以一種細(xì)微的顆?；蚍勰畛尸F(xiàn),顏料顆粒在發(fā)色效果方面起到至關(guān)重要的作用。顏料的顆粒度直接影響壁畫呈現(xiàn)出來的色彩效果,顆粒度的大小決定顏色顯色和用色技法的差異。顆粒越小顏色越淺,反之,顆粒越大顏色越深。例如青金石顏料,粗顆粒呈現(xiàn)出深藍(lán)色,細(xì)顆?；蚍勰畛尸F(xiàn)淺藍(lán)色或天藍(lán)色(圖1)。這是由礦物顏料顆粒發(fā)色原理決定的,與顏料顆粒折射有關(guān)。

圖1 青金石原礦石、研磨顆粒、研磨色粉,敦煌莫高窟陳列館(筆者拍攝)

礦物色的顆粒性取決于礦石本身的晶形體構(gòu)造,如三角形、四方形、菱形、六面晶形等。但是不同性質(zhì)的顏料顆粒又有差異,這主要取決于它們的化學(xué)元素基因。例如天然朱砂(硫化汞HgS),在顯微鏡下觀看呈現(xiàn)晶體碎片,而人工合成的則為六邊形顆粒和棱柱體?！爸焐暗牧６仍?～5微米時(shí)顯亮色,5～20微米時(shí)顯暗色?！盵3](P31)

壁畫表面顏色的發(fā)色原理取決于光的照射及畫面顏料顆粒的反射,這兩個(gè)要素缺一不可。其中顏料顆粒是最基本的物質(zhì)基礎(chǔ),壁畫礦物顏料的反射光譜最主要是由顏料結(jié)晶體結(jié)構(gòu)決定。根據(jù)物理學(xué)中光的反射原理,可以了解光照射在礦物顏料顆粒上的反射與屈折原理?！爱?dāng)一束光投射到透明礦物色上,它將被分成三部分:被反射部分、漫射部分與被吸收部分。前兩部分主要表現(xiàn)為礦物色的光澤,第三部分被礦物色所吸收的強(qiáng)弱度決定著礦物色透明度的高低。”[4](P38)當(dāng)光照射在不透明的礦物色上時(shí),絕大部分入射光在表層即被全部吸收,吸收后還會(huì)轉(zhuǎn)化為反射光,也就增大礦物色的反射率,引起光澤的增強(qiáng)。

壁畫礦物顏料顆粒依靠膠相互粘結(jié),發(fā)色是靠顏料晶體本身,顏料粒子與粒子之間產(chǎn)生空間(圖2)。當(dāng)顏料粒子的表面受到白色光W后,白色光的一部分在粒子表面反射屈折后返回外面空間,這時(shí)反射光的強(qiáng)弱程度與顏料的屈折率和白色光照射的顆粒表面的角度有關(guān),一般情況下反射光是非常弱的。顏料表面受光屈折后進(jìn)入顏料粒子內(nèi)部,這時(shí)顏料便會(huì)產(chǎn)生對(duì)光的選擇吸收現(xiàn)象,白色光W便會(huì)轉(zhuǎn)變成顏料固有色光C(圖3)?！巴ㄟ^顏料內(nèi)部的有色光在到達(dá)顏料粒子底面經(jīng)反射、屈折之后返回到外面,隨著光在顏料結(jié)晶的內(nèi)部通過的途中,由于光波色長(zhǎng)的不同而被選擇吸收的同時(shí),形成此種顏料的固有色光。”[5](P39)

圖2 礦物色的發(fā)色模式圖

圖3 礦物色的發(fā)色模式圖

礦物顏料的發(fā)色主要在于顏料粒子的屈折率,礦物色層的獨(dú)特發(fā)射原理,能夠使屈折率較小的石青和石綠發(fā)出鮮艷的色彩效果。礦物顏料顆粒越細(xì),顏色就會(huì)越淺,這是因?yàn)榧?xì)粒子內(nèi)部通過的距離即光路差短,對(duì)光的吸收比例小,反射到外部的光強(qiáng)烈而明亮的緣故。反之,顏料顆粒變粗,向外發(fā)出的色光變?nèi)踝儼?從而發(fā)色顯暗。例如朱砂色粉顆粒越細(xì),發(fā)色越鮮艷,越粗則色越深。

當(dāng)?shù)V物顏料粉末顆粒與粘結(jié)劑(膠)調(diào)和后附著在壁面地仗層上時(shí),礦物顏料的顆粒與顆粒之間通過膠粘結(jié)組成新的顏料層結(jié)構(gòu)。膠液會(huì)沉積在縫隙中,發(fā)色部分還是靠晶體本身,膠的黏稠度和用量多寡會(huì)影響晶體的屈折率,進(jìn)而影響顏色發(fā)色的效果。恰到好處的膠液會(huì)使顏料粒子間產(chǎn)生眾多的空隙,層層疊疊、相互錯(cuò)落,透過這些空隙,顏料顆粒自身發(fā)出屈折光與外部給予的反射光,加上從空隙中透出的下一層顏料顆粒的折光,幾種光色相互交錯(cuò)、混合,這也正是礦物顏料的真正魅力。壁畫表層的礦物顏料受光后,會(huì)產(chǎn)生特有的發(fā)色效果,即顏料顆粒受光后產(chǎn)生不同角度的反射和漫射效果。

顏料研磨技術(shù)決定礦物顏料的顆粒度,顏料顆粒的大小和形狀直接影響顏色的效果,粗顆粒顏料具有耐光性、不透明性、分散性和粗糙的質(zhì)感,細(xì)顆粒顏料則反之,耐光性相對(duì)減弱,具透明性,表面細(xì)膩而有流動(dòng)感。在壁畫中所用的礦物色,顆粒較大,正是因?yàn)轭w粒的存在,其發(fā)色才具有獨(dú)特的美感,顆粒越大,色彩越深,光線反射和折射力越強(qiáng),也使畫面具有閃爍的光澤感。

二、礦物顏料的研制技術(shù)

礦物顏料制作步驟復(fù)雜、程序繁多,首先要尋找礦物顏料產(chǎn)地,經(jīng)過鑒別、精心挑選,采集可作為顏料的礦石。需要注意,并非自然界所有有色礦石都可以作為顏料使用,礦物的粉末痕跡顏色成為判斷和鑒別依據(jù)。

礦物顏料研制要經(jīng)過分類、粉碎、去雜、研磨、沉淀、漂洗、分色等步驟。這種方法技術(shù)一直延續(xù)至今,常被概括為“淘、澄、飛、跌”?！疤浴笔侵笇⒌V石研碎,用水淘洗去雜質(zhì)泥土;“澄”是指用乳缽將淘洗后的顏料研細(xì),加入制作好的膠水或清水進(jìn)行澄清,較輕的淡色上浮,重濁的顏料顆粒下沉;然后把上浮的部分撇到另一碗碟中,叫“飛”;留下下沉的中色和重色部分,再接著研磨,再跌蕩,使較輕上浮的顏色,不致被壓沉在底下。

經(jīng)過這四個(gè)步驟,可將礦物顏料分成多個(gè)等級(jí),畫師可根據(jù)繪制的題材內(nèi)容和色彩組配方式選擇性地使用顏料。如朱砂可以漂出朱膘(三朱)、正朱(二朱)、粗砂(頭朱),二朱顆粒略粗,呈鮮紅色;三朱顆粒最粗,呈深紅色;石綠(圖4)也可以漂出三綠、二綠、頭綠。如果仔細(xì)觀察敦煌早期壁畫,也能發(fā)現(xiàn)同一洞窟使用幾種不同綠色顏料。雖然研磨礦物顏料基本可概括為以上四個(gè)步驟,但是每一種礦物原材料性質(zhì)都有差異,在具體研磨步驟過程中也有差別。

圖4 石綠和石青顏料,敦煌莫高窟陳列館(筆者拍攝)

以朱砂顏料為例,朱砂顏料在古代有兩種來源方式:一是自然形態(tài);二是干法制造[6]。古代天然朱砂顏料制作工藝非常講究,古代文獻(xiàn)中詳細(xì)記錄了朱砂的探尋、辨別、挑選、研制、提取等方法步驟?！短旃ら_物》記載:“凡朱砂上品者,穴土十余丈乃得之,始見其苗,磊然白石,謂之朱砂床。近床之砂,有如雞子大者。其砂不入藥,只為研供畫用與升煉水銀者?！盵7](P410)此書總結(jié)了在自然界中挑選朱砂原礦石時(shí),如何辨別朱砂的位置、形態(tài)和色澤,并區(qū)別藥用和作為繪畫顏料用的朱砂,又依據(jù)其形態(tài)和色澤分出品相高低優(yōu)劣。

同時(shí),《天工開物》用插圖的形式記載了朱砂具體制作流程(圖5),先將朱砂礦物置入鐵槽輾機(jī)中研磨,軋碎成細(xì)顆粒或粉末狀,再倒進(jìn)缸里,注清水澄清?！斑^三日夜跌取其上浮者”傾入別的缸,此為二朱;將缸中下沉者,曬干后即名頭朱。這一步驟是借用“水飛法”制成色澤由淺到深、顆粒粗細(xì)不同的朱砂顏料。丹砂礦石被研磨后,仍舊保持紅色的本質(zhì),顏色經(jīng)久不變,正如“丹可磨也,而不可奪赤”[8](P633)。

圖5 人工制作朱砂,圖片采自宋應(yīng)星、鐘廣言注釋:《天工開物》,廣東人民出版社,1976年

另外,除使用天然朱砂制作紅色顏料外,也有人工制造的紅色硫化汞,它是古代煉丹術(shù)的重要產(chǎn)物。用水銀和硫磺人工合成一種赤色硫化汞,稱為“銀朱”或“靈砂”[9](P40)?！短旃ら_物》記載:“每升水銀一斤得朱十四兩,次朱三兩五錢,出數(shù)藉硫質(zhì)而生?！盵10](P411)通過這種“干式法”,并在其基礎(chǔ)上加熱混合,可以制得橙赤色(黃朱)、純赤色(赤朱)、濃赤色(黑朱)等。

但是,通過對(duì)古代藝術(shù)品中紅顏料研究發(fā)現(xiàn),由于人造銀朱顏料成分中存有游離的硫磺,在與含鉛的鉛化合物顏料混合使用中,時(shí)間久后會(huì)導(dǎo)致顏料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),變成棕黑色,因此銀朱不能與鉛化合物制成的顏料混合使用?？芍@種銀朱并不適合繪畫顏料使用,不僅具有一定的化學(xué)毒害性,還易發(fā)生變色,它難以與天然朱砂相比,一般繪畫不采用此朱。正因如此,也凸顯了天然朱砂的稀缺和貴重,在繪制壁畫使用紅色時(shí),不會(huì)出現(xiàn)大面積朱砂,僅在人物嘴唇、臉頰等細(xì)微處點(diǎn)染。

三、顏料調(diào)配與膠結(jié)劑

礦物色顆粒與膠的調(diào)和使用是繪制壁畫過程中重要的步驟,因?yàn)槟z摻入量的多少,不僅影響以后壁畫顏料層的穩(wěn)固,而且更為重要的是直接影響礦物質(zhì)顏料的色澤。膠的濃度不夠,礦物色的顆粒就容易從畫面上脫落下來,反之膠液過濃過多,又會(huì)將顏色顆粒全部覆蓋,會(huì)引起畫面顏色發(fā)烏。膠與顏料配比不當(dāng)就會(huì)影響顏料的發(fā)色效果,膠的濃度與量直接影響畫面顏料層的牢固及持久性。

壁畫顏料層的穩(wěn)定性不僅在于礦物顏料自身的穩(wěn)定性,還與膠結(jié)材料的穩(wěn)定性密切相關(guān),顏料顆粒主要靠膠附著在基底材(地仗層)上,膠質(zhì)的優(yōu)劣直接影響顏料粘結(jié)結(jié)構(gòu)。因此,選膠猶如挑選顏料一樣,原料(顏料)加膠結(jié)劑調(diào)和固著于畫面,壁畫才能色澤亮麗,千載不剝。

膠結(jié)劑,是用于將顏料顆?；蚍勰┱澈铣晒腆w狀,又用于調(diào)和兩種及以上顏料,并且將顏料固著在畫面上的液體粘合劑。它是繪畫中不可缺少的材料,在壁畫著色過程中起著重要作用,不僅對(duì)顏料顆?；蚍勰┢鸬竭B接作用,而且也增加顏料的附著力,避免顏料滲漏或脫落。

膠的品種與品質(zhì)會(huì)影響畫面效果,膠必須明而凈,黏度適當(dāng),稠而膩,易解易化,沒有雜質(zhì),還需要“注意用膠的色澤透明度、黏度、凍度,并視顏料色種輕重濃淡的不同而分別配膠”[11](P110)。

經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)古代石窟壁畫中使用的大多數(shù)為動(dòng)物膠,例如牛膠、鹿膠、兔膠、馬膠、魚膠等。動(dòng)物膠主要成分是明膠肽蛋白質(zhì),是從動(dòng)物(牛、馬、羊、鹿、兔、狗)皮、筋、骨中提取的膠原,外觀為板狀、粒狀、棒狀等;顏色從黃褐色到褐色的半透明物體。粘結(jié)性能好,強(qiáng)度高,水分少,干燥快,粘結(jié)定型好,且易獲得,使用方便?！稓v代名畫記》記載:“東阿之牛膠、漆姑汁,煉煎并為重采,郁而用之。”[12](P78)甚至,《周禮·考工記》已經(jīng)記載:“膠也者,以為和也……鹿膠青白,馬膠赤白,牛膠火赤,鼠膠黑,魚膠餌,犀膠黃?！盵13](P104)說明古人不僅已經(jīng)掌握制作動(dòng)物膠的技藝,而且也熟知各類膠的特性和使用方法。

在使用動(dòng)物膠調(diào)和顏料時(shí),顆粒較粗的顏料會(huì)下沉,聚集在調(diào)色碗底,顆粒較細(xì)的粉末狀顏料會(huì)與膠液相融,漂浮于上層,于是在用毛筆蘸顏料時(shí),輕重不同、深淺不同,會(huì)導(dǎo)致顏色厚薄不一。例如在克孜爾石窟主室券頂部位(圖6),仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)券頂?shù)乃{(lán)色顏料厚薄不均勻,顏色也是濃淡不一,與過道兩壁窟龕中的較厚的藍(lán)色顏料層存在明顯差異(圖7),前者顏色整體較淺淡,甚至透出底色,后者顏料厚重,顏色較深。

圖6 克孜爾石窟第8窟 券頂壁畫,公元7世紀(jì)(筆者拍攝)

圖7 克孜爾石窟第47窟后室西甬道東壁龕內(nèi)側(cè)壁畫局部,公元4世紀(jì)(筆者拍攝)

值得注意的是,礦物顏料的調(diào)配并非簡(jiǎn)單、任意搭配混合攪拌,兩種以上顏料混合時(shí)會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),顏色也會(huì)隨即發(fā)生變化,古代畫師通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能掌握顏料屬性和調(diào)配技巧?！稓v代名畫記》有“昆侖之黃(雌黃也,忌鉛粉同用)”[14](P78),《營(yíng)造法式》有“雌黃忌鉛粉,黃丹”[15](P130)之說法,《本草綱目》記載:“雌黃得胡粉而失色,胡粉得雌黃而色黑,蓋相惡也?！盵16](P12)這些文獻(xiàn)中的雌黃為含硫的礦物,鉛粉(古代鉛白的俗稱)是中國古代常用的一種白色顏料,在含硫的環(huán)境中發(fā)生氧化反應(yīng),會(huì)失去原有顏色色相。鉛丹與空氣中硫化氫等物作用,會(huì)因硫酸鉛的形成而導(dǎo)致變色。當(dāng)鉛丹的分子式Pb3O4變色之后成為PbO2,色相呈現(xiàn)出棕黑色、褐色甚至黑色。通過對(duì)莫高窟44個(gè)洞窟壁畫的棕黑色顏料檢測(cè),表明95%以上都是二氧化鉛[17](P80),經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)克孜爾石窟壁畫中也含有大量棕黑色的二氧化鉛(圖8)。

圖8 克孜爾石窟第8窟主室東壁菩薩像 ,公元7世紀(jì)(筆者拍攝)

由此可見,敦煌和新疆石窟壁畫色彩歷經(jīng)千余年還鮮艷如新,正是得益于礦物顏料的持久性和穩(wěn)定性。從自然界中的礦石原料——繪畫顏色——膠結(jié)劑調(diào)和——壁畫色彩應(yīng)用,都融入了古人對(duì)壁畫顏料的認(rèn)識(shí)、加工、制作及應(yīng)用的智慧,在反復(fù)試驗(yàn)和探索過程中,摸索出一套完整、系統(tǒng)的礦物顏料研制使用技術(shù),為我們研究古代壁畫、保護(hù)和修復(fù)壁畫、臨摹和復(fù)原壁畫提供了重要參考。